Nghiên cứu ổn định mái dốc được gia cố bằng hệ thống cọc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HỒ DIÊN HIẾU NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH MÁI DỐC ĐƯỢC GIA CỐ BẰNG HỆ THỐNG CỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HỒ DIÊN HIẾU NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH MÁI DỐC ĐƯỢC GIA CỐ BẰNG HỆ THỐNG CỌC Chun ngành : Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60-58-40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái Hà Nội - 2012 LỜI CẢM ƠN Qua thời gian nghiên cứu thực giúp đỡ bảo nhiệt tình giáo viên hướng dẫn thầy cô giáo, tác giả hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu ổn định mái dốc gia cố hệ thống cọc” Tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn đến thầy hướng dẫn – PGS TS Nguyễn Cảnh Thái tận tình bảo, hướng dẫn suốt thời gian học tập nghiên cứu để hoàn thành luận văn Lời cảm ơn xin gửi tới thầy cô giáo khoa Cơng trình thủy – Trường Đại Học Thủy Lợi thầy cô giáo giảng dạy truyền đạt kiến thức cho tơi Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn tới Ban Giám Hiệu phòng Đào tạo Đại học sau Đại học – Trường Đại Học Thủy Lợi giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Cuối xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới lãnh đạo Trung Tâm Nghiên Cứu Động Lực Sông – Viện Khoa Học Thủy Lợi Việt Nam nơi công tác, tạo điều kiện thời gian tinh thần giúp tơi hồn thành luận văn Với trình độ hiểu biết kinh nghiệm thực tế hạn chế đồng thời đối tượng nghiên cứu mái dốc cơng trình thủy lợi mà điều kiện tác động phức tạp, ảnh hưởng trực tiếp đến cơng trình nên nội dung luận văn khơng tránh khỏi sai sót Tác giả mong nhận bảo đóng góp ý kiến thầy cô giáo quí vị quan tâm Hà Nội, tháng 02 năm 2012 Tác giả Hồ Diên Hiếu BẢN CAM KẾT Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Kết nên luận văn trung thực, có nguồn gốc rõ ràng, khơng chép từ cơng trình nghiên cứu khác Nếu sai, tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm Tác giả Hồ Diên Hiếu MỤC LỤC CHƯƠNG I T T TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ MÁI T DỐC T 1.1 TỔNG QUAN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC T T 1.2 HIỆN TRẠNG TRƯỢT LỞ MÁI DỐC .3 T T 1.2.1 Mái dốc tự nhiên T T 1.2.1.1 Trong nước T T 1.2.1.2 Ngoài nước T T 1.2.2 Mái dốc nhân tạo T T 1.2.2.1 Sự cố trượt mái dốc cơng trình thủy lợi T T 1.2.2.2 Sự cố trượt lở cơng trình xây dựng khác 16 T T 1.3 KẾT LUẬN 20 T T CHƯƠNG II 22 T T CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH MÁI VÀ CÁC GIẢI PHÁP T GIA CỐ MÁI DỐC 22 T 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 22 T T 2.1.1 Các điều kiện ảnh hưởng đến ổn định mái dốc 22 T T 2.1.2 Phương pháp tính ổn định mái dốc .24 T T 2.1.2.1 Hình dạng mặt trượt 24 T T 2.1.2.2 Cơ sở phương pháp tính tốn ổn định 25 T T 2.1.2.3 Cơng nghệ tính tốn ổn định 41 T T 2.2 CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ MÁI DỐC .45 T T 2.2.1 Xây dựng cơng trình chống đỡ .45 T T 2.2.1.1 Tác dụng phân loại cơng trình chống đỡ 45 T T 2.2.1.2 Cơng trình chống đỡ .46 T T 2.2.2 Giảm tải mái dốc 47 T T 2.2.3 Thoát nước mặt 48 T T 2.2.3.1 Các hình thức nước mặt vận dụng 48 T T 2.2.3.2 Rãnh đỉnh rãnh dọc 48 T T 2.2.4 Thoát nước ngầm 48 T T 2.2.4.1 Các tìa liệu cần có để thiết kế nước ngầm .48 T T 2.2.4.2 Các loại cơng trình nước ngầm .49 T T 2.2.4.3 Mương thấm 50 T T 2.2.5 Bảo vệ bề mặt mái dốc 50 T T 2.2.6 Tổng hợp biện pháp nâng cao ổn định mái dốc vận dụng.51 T T 2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 53 T T CHƯƠNG 55 T T ỨNG DỤNG GEO – SLOPE 2D, PLAXIS 2D, PLAXIS 3D FOUNDATION T PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH VÀ GIẢI PHÁP GIA CỐ MÁI DỐC BẰNG HỆ THỐNG CỌC 55 T 3.1 LỰA CHỌN VÀ GIỚI THIỆU MƠ HÌNH 55 T T 3.1.1 Khái quát chung nguyên nhân gây ổn định mái dốc 55 T T 3.1.1.1 Nguyên nhân địa chất 55 T T 3.1.1.2 Nguyên nhân địa mạo 56 T T 3.1.1.3 Nguyên nhân khí tượng 56 T T 3.1.1.4 Nguyên nhân nhân sinh 56 T T 3.1.2 Cơ sở khoa học 57 T T 3.1.2.1 Độ dốc sườn dốc .57 T T 3.1.2.2 Giảm độ bền đất đá 58 T T 3.1.2.3 Tác động lực thuỷ tĩnh, thuỷ động 60 T T 3.1.2.4 Sự thay đổi trạng thái ứng suất sườn dốc giỡ tải 61 T T 3.1.2.5 Sự gia tải sườn dốc 62 T T 3.1.4 Biện pháp khắc phục .63 T T 3.1.4.1 Nhóm giải pháp phi cơng trình .63 T T 3.1.4.2 Nhóm giải pháp cơng trình .64 T T 3.1.4.3 Biện pháp công nghệ .64 T T 3.1.4.4 Biện pháp khai thác 65 T T 3.1.5 Lựa chọn trường hợp tính 65 T T 3.1.5.1 Mặt cắt hình học đập đất 65 T T 3.1.5.2 Chỉ tiêu lý vật liệu đập 66 T T 3.2 ỨNG DỤNG GEO – SLOPE 2D, PLAXIS 2D TÍNH ỔN ĐỊNH MÁI, T XÁC ĐỊNH PHẠM VI TRƯỢT, SẠT .69 T 3.2.1 Sử dụng modun Seep phần mềm Geo-Slope xác định đường bảo T hòa thân đập 69 T 3.2.2 Trường hợp không dùng hệ thống cọc gia cố 71 T T 3.2.2.1 Sử dụng modun Slope phần mềm Geo-Slope 71 T T 3.2.2.2 Sử dụng phần mềm Plaxis 2D 72 T T 3.2.2.3 Nhận xét 74 T T 3.2.3 Trường hợp sử dụng hệ thống cọc gia cố 74 T T 3.2.3.1 Sử dụng phần mềm Plaxis 2D 74 T T 3.2.3.2 Sử dụng modun Sigma phần mềm Geo-Slope 75 T T 3.2.3.3 Sử dụng modun Slope phần mềm Geo-Slope 76 T T 3.3 ỨNG DỤNG PLAXIS 3D FOUNDATION TÍNH ỔN ĐỊNH MÁI, XÁC T ĐỊNH PHẠM VI TRƯỢT, SẠT 76 T 3.3.1 Trường hợp không dùng hệ thống cọc gia cố 78 T T 3.3.2 Trường hợp sử dụng hệ thống cọc gia cố 79 T T 3.4 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC, MẬT ĐỘ, PHẠM VI GIA CỐ CỌC 79 T T 3.5 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TỐN .80 T T 3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 80 T T CHƯƠNG 82 T T ÁP DỤNG TÍNH TỐN CHO CƠNG TRÌNH NẬM KHẨU HU 82 T T 4.1 TÍNH ỔN ĐỊNH, XÁC ĐỊNH PHẠM VI TRƯỢT BẰNG PHẦN MỀM T GEO-SLOPE, PLAXIS 2D (CHƯA GIA CỐ CỌC) 82 T 4.1.1 Mơ hình tính tốn 82 T T 4.1.2 Kết tính tốn phần mềm 82 T T 4.2 TÍNH ỔN ĐỊNH, XÁC ĐỊNH PHẠM VI TRƯỢT BẰNG PHẦN MỀM T PLAXIS 3D FOUNDATION 86 T 4.2.1 Mơ hình tính tốn 86 T T 4.2.2 Kết tính tốn 87 T T 4.3 KẾT QUẢ CÁC TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN 91 T T 4.3.1 TH 1( Phạm vi gia cố từ 1/3 đến 2/3 chiều dài mái đập hạ lưu) 91 T T 4.3.1.1 Mơ hình tính tốn 91 T T 4.3.1.2 Kết tính tốn phần mềm Plaxis 3D 92 T T 4.3.1.3 Kết tính tốn phần mềm Plaxis 2D 96 T T 4.3.1.4 Kết tính tốn phần mềm Slope Sigma (Geo Slope) 101 T T 4.3.2 TH2 (Phạm vi gia cố từ đến 1/3 chiều dài mái đập hạ lưu) 103 T T 4.3.2.1 Mơ hình tính tốn 103 T T 4.3.2.2 Tính tốn phần mềm Plaxis 3D 103 T T 4.3.2.3 Kết tính tốn phần mềm Plaxis 2D .109 T T 4.3.2.4 Kết tính toán phần mềm Slope Sigma (Geo Slope) 113 T T 4.3.3 TH3 (Phạm vi gia cố từ 1/6 đến 1/2 chiều dài mái đập hạ lưu) 116 T T 4.3.3.1 Mơ hình tính toán 116 T T 4.3.3.2 Kết tính tốn phần mềm Plaxis 3D .116 T T 4.3.3.3 Tính tốn phần mềm Plaxis 2D 121 T T 4.3.3.4 Kết tính tốn phần mềm Slope Sigma (Geo Slope) 125 T T 4.3.2 Phân tích kết quả, lựa chọn kết tính tốn 128 T T 4.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 131 T T KẾT LUẬN 133 T T KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 134 T T NHỮNG TỒN TẠI CỦA LUẬN VĂN 134 T T NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 135 T T TÀI LIỆU THAM KHẢO 136 T T DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Điểm sạt trượt - Núi Dung xã Nhơn Tân, An Nhơn, Bình Định .4 T T Hình 1.2: Điểm sạt lở TM-SL1 xã Ngọc Yêu – huyện Tu Mơ Rông T T Hình 1.3: Điểm sạt lở Columbia năm 1985 Mỹ .7 T T Hình 1.4: Điểm sạt lở đường cao tốc Đài Loan 26/06/2010 T T Hình 1.5: Vỡ phần thân đập tượng thấm gây T T Hình 1.6: Khu tiếp giáp thân cống đập đất không gia cố sét chống thấm T T Hình 1.7: Trượt mái dốc lòng hồ chứa Otaki Nhật Bản 10 T T Hình 1.8: Đập Teton trước lúc vỡ – nhìn từ hạ lưu 11 T T Hình 1.9: Chỗ đập vỡ(trái) Nền rhyolite nứt nẻ chỗ xây dựng đập (phải) .11 T T Hình 1.10: Hình ảnh dịng chảy phá đập Tenton 12 T T Hình 1.11: Sạt trượt mái thượng lưu đập Bản Chành .12 T T Hình 1.12: Mái kênh bị sạt nước rút 13 T T Hình 1.13: Vỡ đập Cây Tắc – Quảng Bình, bắt đầu vỡ phần thân cống 13 T T Hình 1.14: Vỡ đập Réch 20 xã Hương Trạch, Hương Khê, Hà Tĩnh 15 T T Hình 2.1: Hình dạng mặt trượt dạng cung trịn 24 T T Hình 2.3: Hình dạng mặt trượt dạng gẫy khúc có lớp đất yếu .25 T T Hình 2.4: Đường cong C=f(φ gh ) .27 T R R T Hình 2.5: Mơ hình khối đất trượt chia thành nhiều cột đất thẳng đứng 29 T T Hình 2.6: Mơ hình khối đất trượt xem vật rắn nguyên khối .31 T T Hình 2.7: Sơ đồ tính tốn cột đất theo phương pháp G Cơrây 34 T T Hình 2.8: Sơ đồ tính tốn cột đất theo phương pháp K Terzaghi .36 T T Hình 2.9: Sơ đồ tính tốn cột đất theo phương pháp R.R Tsu-gaev .38 T T Hình 2.10: Sơ đồ tính tốn cột đất theo phương pháp R.R Tsu-gaev .39 T T Hình 2.11: Tính tốn ổn định phương pháp cân tĩnh .42 T T Hình 3.1: Mặt cắt ngang đập cơng trình thủy lợi Nậm Khẩu Hu 65 T T Hình 3.2: Kết xác định đường bão hòa thân đập 70 T T Hình 3.3: Mơ hình hóa đập tính tốn ổn định phần mềm Slope .72 T T 123 Hình 4.81: Đường dịch chuyển tải trọng điểm A cọc (tính từ trái sang) Ứng suất tổng hàng cọc Chuyển vị tổng hàng cọc Hình 4.82: Ứng suất chuyển vị hàng cọc TH3 Ứng suất tổng hàng cọc Chuyển vị tổng hàng cọc Hình 4.83: Ứng suất chuyển vị hàng cọc TH3 124 Bảng 4.16: Chuyển vị 1số nút(điểm) TH3 Bảng 4.17: Ứng suất hiệu số nút(điểm) TH3 125 Bảng kết tổng hợp tính tốn TH3 phần mềm Plaxis 2D, thống kê bảng 4.18 đây: Bảng 4.18: Bảng thống kê kết tính tốn phần mềm Plaxis 2D Đơn vị I Tính theo Plaxis 2D Phạm vi trượt (m) 143 Chuyển vị tổng lớn (m) 0,36 Chuyển vị ngang lớn (Ux) (m) 0,36 Chuyển vị đỉnh đập (m) 0,36 Chuyển vị 1/6 Lmái HL đập (m) 0,3 Chuyển vị 1/3 Lmái HL đập (m) 0,2 Chuyển vị 1/2 Lmái HL đập (m) 0,14 R R R ỨS tổng lớn đáy đập (103) P TH3 P kN/m2 4.3.3.4 Kết tính tốn phần mềm Slope Sigma (Geo Slope) Hình 4.84: Hệ số ổn định 1,21 tính theo Slope TH3 -760 126 Hình 4.85: Chuyển vị theo phương X (Sigma) TH3 Hình 4.86: Chuyển vị theo phương Y (Sigma) TH3 Hình 4.87: Ứng suất theo phương X (Sigma) TH3 127 Hình 4.88: Ứng suất theo phương Y (Sigma) TH3 Bảng tổng hợp kết tính tốn Sigma cho TH3, thống kê bảng 4.19 đây: Bảng 4.19: Bảng thống kê kết tính tốn phần mềm Sigma TH3 Thông số/TH TT Đơn vị TH3 I Tính theo Geo-SLope (Sigma) Phạm vi trượt (m) 143 Chuyển vị ngang lớn (Ux) (m) -0,4 Chuyển vị đứng lớn (Uy) (m) -1,8 Chuyển vị đỉnh đập (m) -1,8 Chuyển vị X,Y 1/6 L mái HL đập (m) Chuyển vị X,Y 1/3 L mái HL đập (m) Chuyển vị X,Y 1/2 L mái HL đập (m) R R R -0,25 -0,4 0 0,05 -0,2 128 4.3.2 Phân tích kết quả, lựa chọn kết tính tốn Bảng 4.20: Bảng tổng hợp kết trường hợp tính tốn TT Thơng số/TH Đơn vị TH0 TH1 TH2 TH3 I Tính theo Geo-SLope (Sigma) Phạm vi trượt (m) 143 143 143 143 Chuyển vị ngang lớn (Ux) (m) -0,2 -0,2 0,4 -0,4 Chuyển vị đứng lớn (Uy) (m) -2 -2 -1,6 -1,8 Chuyển vị đỉnh đập (m) -2 -2 -1,6 -1,8 Chuyển vị X,Y 1/6 L mái HL đập (m) -0,1 -0.2 -1,4 -1,2 -0,6 -0,4 Chuyển vị X,Y 1/3 L mái HL đập (m) 0,1 0,4 -0,6 -0,2 -0,4 Chuyển vị X,Y 1/2 L mái HL đập (m) 0,15 0,1 0,2 0,05 -0,40 -0,4 -0,2 II Tính theo Plaxis 2D Phạm vi trượt (m) 143 143 143 143 Chuyển vị tổng lớn (m) 0,95 0,913 0,36 0,36 Chuyển vị ngang lớn (Ux) (m) 0,942 0,911 0,36 0,36 Chuyển vị đỉnh đập (m) 0,942 0,9 0,36 0,36 Chuyển vị 1/6 Lmái HL đập (m) 0,95 0,913 0,28 0,3 Chuyển vị 1/3 Lmái HL đập (m) 0,85 0,8 0,22 0,2 Chuyển vị 1/2 Lmái HL đập (m) 0,77 0,65 0,12 0,14 -760 -760 -760 -760 86 86 86 86 R R R R R R ỨS tổng lớn đáy đập (103) P 0,4 -0,25 P kN/m2 III Tính theo Plaxis 3D Phạm vi trượt (m) 129 Chuyển vị tổng lớn (m) 2,39 2,46 1,7 1,65 Chuyển vị ngang lớn (Ux) (m) 0,32 0,51 0,282 0,27 Chuyển vị tổng đỉnh đập (m) 2,39 2,46 1,7 1,65 Chuyển vị tổng 1/6 L mái HL đập (m) 1,63 1.56 1,59 1,05 Chuyển vị tổng 1/3 L mái HL đập (m) 0,69 0,794 0,62 0,39 Chuyển vị tổng 1/2 L mái HL đập (m) 0,38 0,496 0,31 0,41 R R R (103) ỨS tổng lớn P P kN/m2 -0,57 IV Tính ổn định theo Slope 3,57 -8,18 -13,8 1,04 1,104 1,12 1,209 Ghi TH0: Không gia cố cọc TH1: Gia cố cọc (1/3-2/3) Lmái HL đập R R R R R TH2: Gia cố cọc (đỉnh đập -1/3) Lmái HL đập R TH3: Gia cố cọc (1/6 -1/2) L mái HL đập R - Tính tốn tốn modun Sigma phần mềm Geo – Slope: + Phạm vi trượt: Tính tốn cho trường hợp có kết giống Cung trượt kéo dài từ đỉnh đập đến chân đập mái hạ lưu cơng trình + Chuyển vị ngang, đứng lớn nhất: Hai trường hợp, mái hạ lưu chưa gia cố cọc (TH0) mái đập hạ lưu gia cố cọc từ 1/3 đến 2/3 chiều dài mái hạ lưu đập (TH1) cho kết giống -0,2m theo phương X -2,0m theo phương Y Hai trường hợp sau, gia cố mái đập từ đỉnh đập đến 1/3 chiều dài mái hạ lưu đập (TH2) trường hợp gia cố cọc mái hạ lưu đập từ 1/6 đến 1/2 chiều dài mái hạ lưu đập cho kết ±0,4m theo phương X -1,6m (TH1), -1,8m (TH2) theo phương Y Như vậy, gia cố cọc cho trường hợp khơng có ý nghĩa việc nâng cao tính ổn định cho cơng trình Trường hợp 3, gia cố cọc giảm chuyển vị đứng cho cơng trình, lại 130 tăng chuyển vị ngang cơng trình Nên lựa chọn, phương án gia cố cọc cho mái hạ lưu đập theo TH1 TH + Chuyển vị vị trí đập, đỉnh đập, 1/6 L mái HL đập , 1/3 L mái HL đập , R R R R 1/2 L mái HL đập cho thấy kết tính tốn TH3 nhỏ (xem bảng R 4.20) R Như vậy, tính tốn ứng suất biến dạng modun Sigma (Geo-Slope), dựa tiêu chí chuyển vị vị trí đập nhỏ nhất, ta chọn lựa chọn phương án gia cố cọc theo TH3 (gia cố cọc mái hạ lưu đập từ 1/6 đến 1/2 chiều dài mái hạ lưu đập) - Tính tốn tốn phần mềm Plaxis 2D: + Phạm vi trượt: Tính tốn cho trường hợp có kết giống Cung trượt kéo dài từ đỉnh đập đến 2/3 chiều dài mái hạ lưu cơng trình + Các chuyển vị tổng, chuyển vị ngang, chuyển vị vị trí đập (đỉnh đập, 1/6 L mái HL đập , 1/3 L mái HL đập , 1/2 L mái HL đập ) cho kết theo xu R R R R R R hướng giảm dần theo thứ tự trường hợp tính tốn (TH0, TH1, TH2, TH3) Xem kết bảng 4.20 Trường hợp gia cố cọc TH1, gia cố mái cọc hạ lưu đập Như vậy, tính toán ứng suất biến dạng phần mềm Plaxis 2D, dựa tiêu chí chuyển vị vị trí đập nhỏ nhất, ta chọn lựa chọn phương án gia cố cọc theo TH2, TH3 ( gia cố cọc mái hạ lưu đập từ đỉnh đập đến 1/3 chiều dài mái hạ lưu đập (TH2), gia cố cọc mái hạ lưu đập từ 1/6 đến 1/2 chiều dài mái hạ lưu đập (TH3)) - Tính tốn tốn phần mềm Plaxis 3D: + Phạm vi trượt: Tính tốn cho trường hợp có kết giống Cung trượt kéo dài từ đỉnh đập đến chân đập mái hạ lưu cơng trình + Các chuyển vị tổng, chuyển vị ngang, chuyển vị vị trí đập (đỉnh đập, 1/6 Lmái HL đập , 1/3 L mái HL đập , 1/2 L mái HL đập ) cho kết giảm dần R R R R R R theo thứ tự trường hợp tính tốn (TH0, TH1, TH2, TH3) Xem kết 131 bảng 4.20 Tuy nhiên, TH1 (gia cố cọc từ 1/3 đến 2/3 chiều dài mái hạ lưu đập) cho kết chuyển vị lớn mái đập chưa gia cố Nguyên nhân phạm vi gia cố mái đập chưa gia cố phần chuyển vị mái đập lớn (từ đỉnh đập đến 1/3 chiều dài mái hạ lưu đập) Sự tác động qua lại gữa phần mái đập gia cố mái đập chưa gia cố (đỉnh đập đến 1/3 chiều dài mái hạ lưu đập) tác động đến phần mái gần đỉnh đập bị đẩy trồi có chuyển vị trượt ngang theo phương Y lớn Như vậy, tính tốn ứng suất biến dạng phần mềm Plaxis 3D Fuondation, dựa tiêu chí chuyển vị vị trí đập nhỏ nhất, ta chọn lựa chọn phương án gia cố cọc theo TH2, TH3 (gia cố cọc mái hạ lưu đập từ đỉnh đập đến 1/3 chiều dài mái hạ lưu đập (TH2), gia cố cọc mái hạ lưu đập từ 1/6 đến 1/2 chiều dài mái hạ lưu đập (TH3)) Dựa theo tiêu chí ứng suất xuất đập (chủ yếu cọc gia cố, chịu ứng suất lớn nhất), trường hợp cho ứng suất lớn trường hợp Xem kết tính tốn bảng 4.20 - Tính tốn ổn định toán modun Slope phần mềm Geo-Slope: cho hệ số ổn định cơng trình tăng theo thứ tự trường hợp tính tốn (TH0, TH1, TH2, TH3), trường hợp cho kết hệ số ổn định trượt cơng trình K R R = 1,21 Tuy nhiên, có TH3 (gia cố cọc mái hạ lưu đập từ 1/6 đến 1/2 chiều dài mái hạ lưu đập) đảm bảo tiêu chí ổn định trượt cho cơng trình cấp III 4.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG Thơng qua kết tính tốn trường hợp gia cố cọc cho vị trí mái hạ lưu đập khác phần mềm Geo – Slope (modun Seep, Slope, Sigma), phần mềm Plaxis 2D, Plaxis 3D Foundation cho thấy kết tính tốn sau: Sử dụng hệ thống cọc gia cố mái dốc cho mái hạ lưu đập có tác dụng tăng tính ổn định trượt cho cơng trình Hệ số ổn định trượt cơng 132 trình gia cố cọc cho mái dốc tăng so với trường hợp mái dốc không gia cố cọc Kết chuyển vị tổng, chuyển vị ngang theo phương X, chuyển vị theo phương đứng Y, chuyển vị vị trí mái đập hạ lưu cho kết khác Các trường hợp lựa chọn phạm vi gia cố cọc cho mái dốc, ảnh hưởng đến kết tính tốn Thơng qua tính tốn trường hợp gia cố mái cọc, xác định phạm vi gia cố cọc hiệu từ đỉnh đập đến 1/3 chiều dài mái hạ lưu đập (TH2), trường hợp phạm vi gia cố mái từ 1/6 đến 1/2 chiều dài mái hạ lưu đập tốt (TH3) Tuy nhiên, có phạm vi gia cố mái đập trường hợp đảm bảo điều kiện ổn định trượt cơng trình theo tiêu chuẩn cơng trình thủy lợi TCVN 285-2002 Phạm vi gia cố cọc ảnh hưởng đến phạm vi trượt cơng trình độ ổn định cơng trình Ngồi phạm vi trượt cơng trình, phụ thuộc vào mật độ cọc gia cố, tiêu lý vật liệu cọc thiết kế, điều kiện địa hình, địa chất cơng trình, địa chất thủy văn, thủy lực, điều kiện ngoại lực khác tác động Trong giới hạn luận văn tính tốn, tìm phạm vi trượt mái dốc cho cơng trình cụ thể, phạm vi gia cố cọc, chiều dài gia cố cọc bê tông cốt thép với thông số thiết kế cọc gia cố nền, móng hay dùng Cịn trường hợp gia cố mái biện pháp khác, loại cọc gia cố khác chưa xem xét, nghiên cứu 133 KẾT LUẬN Ổn định mái dốc phụ thuộc vào nhiều yếu tố nội ngoại tính chất lí hóa vật liệu cấu thành mái dốc, lực tổ hợp tác dụng (áp lực thủy tĩnh, áp lực đẩy nổi, áp lực thấm, áp lực gió, áp lực ngược, lực động đất, áp lực kẽ rỗng, tải trọng tĩnh động phương tiện thiết bị quản lý vận hành vv ), biến đổi theo thời gian tải trọng tác động kể tác động biến đổi môi trường nhiệt nhiệt độ, độ ẩm, Việc áp dụng phần mềm tính tốn đại phần mềm Geo – Slope, Plaxic,… để xác định nguyên nhân, độ ổn định mái dốc, phạm vi sạt trượt mái, phạm vi gia cố mái, với độ xác các, tin cậy cần thiết Các biện pháp tăng cường ổn định mái dốc nước giới đề xuất nhiều nhóm giải pháp như: Nhóm giải pháp cơng trình, phi cơng trình, giải pháp công nghệ, giải pháp khai thác Vấn đề cần lựa chọn biện pháp hiệu dựa xem xét yếu tố như: tác dụng, điều kiện phạm vi áp dụng biện pháp, điều kiện thi công, điều kiện nguyên vật liệu chổ, cần ưu tiên áp dụng tổ hợp biện pháp mang lại hiệu cao nhất, vững bền Trong giới hạn luận văn, nghiên cứu giải pháp gia cố mái hệ thống cọc cho mái dốc để giữ ổn định mái Sử dụng giải pháp gia cố mái hệ cọc cần thông qua tính tốn cụ thể để xác định phạm vi gia cố điểm trượt, sạt mái, mật độ cọc gia cố, chiều dài cọc gia cố để đảm bảo mặt thi công nhanh, giữ ổn định mái lâu dài, đem lại hiệu kinh tế cao Những kết đạt được, nghiên cứu luận văn thực : 134 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Nghiên cứu toán gia cố cọc mái dốc tính tốn modun khác hai hãng phần mềm tiếng, ứng dụng rộng rãi nhiều quốc gia giới phần mềm Geo-Slope phần mềm Plaxis Kết tính tốn cho mái dốc phần mềm trên, giải vấn đề sau: Tìm phạm vi gây ổn định trượt cho cơng trình Xác định phạm vi gia cố cọc cho mái dốc cơng trình Thiết kế hệ thống cọc gia cố cho cơng trình, bao gồm mật độ cọc, chiều dài cọc, kích thước cọc,…Nhưng giới hạn luận văn thiết kế cho chiều dài cọc gia cố mật độ cọc gia cố Mơ cơng trình với thực tế theo tốn phẳng mơ hình khơng gian chiều Tính tốn tốn với nhiều trường hợp nhiều phần mềm đại, có độ xác cao So sánh, kết tính tốn trường hợp, phần mềm tính tốn Đưa kết luận tính tốn phù hợp với chế độ làm việc thực tế cơng trình Tìm quan hệ ứng suất – biến dạng, nội lực kết cấu cơng trình Đưa quy trình tính tốn, xác định phạm vi trượt cơng trình, kiểm tra ổn định cơng trình, phạm vi gia cố cọc hợp lý cho cơng trình gia cố cọc cho mái dốc NHỮNG TỒN TẠI CỦA LUẬN VĂN Bên cạnh kết đạt nghiên cứu tính tốn, luận văn tồn vấn đề sau: Luận văn tính tốn cho trườn hợp mái dốc chịu tác động tải trọng tác dụng phổ biến, chưa tính đến trường hợp mái dốc chịu tải trọng, điều kiện đặc biệt như: động đất, chế độ mưa dài ngày, 135 Luận văn nghiên cứu mái dốc gia cố loại cọc bê tông cốt thép với mật độ cọc, thiết kế cọc cố định, ứng với điều kiện địa hình (chiều cao mái dốc cơng trình), điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn cụ thể Chưa tính tốn mái dốc với trường hợp có điều kiện chiều cao mái dốc, vật liệu mái dốc, loại cọc khác sử dụng gia cố mái dốc NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Từ vấn đề tồn luận văn, kiến nghị nhà khoa học, tiếp tục nghiên cứu thêm vấn đề sau: Tính tốn nhiều tổ hợp nội lực, ngoại lực phức tạp, khác tác động làm ổn định mái dốc Tính tốn gia cố mái dốc hệ thống cọc bê tông với cấp cơng trình có chiều cao mái dốc khác nhau, hệ số mái khác Nhằm đưa bảng tra kết tính tốn như: phạm vi trượt, phạm vi gia cố mái, mật độ cọc gia cố mái, kích thước cọc thiết kế, hiệu nhằm tăng ổn định cơng trình Tính tốn gia cố cọc cho mái dốc có tiêu lý vật liệu khác loại vật liệu như: tre, gỗ, Kết thu bảng tra phạm vi trượt, phạm vi gia cố hệ thống cọc, mật độ gia cố cọc cho loại cọc, cho loại mái dốc có tiêu lí vật liệu phổ biến Việt Nam Nghiên cứu toán gia cố mái hệ thống cọc kết hợp giải pháp tổng hợp khác nhằm tăng độ ổn định, chất lượng, an tồn cho cơng trình 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ môn Thủy công - Trường Đại học Thủy lợi Thủy công tập 1, tập Nhà xuất xây dựng Bộ môn Thủy công - Trường Đại học Thủy lợi Đồ án môn học Thủy công Nhà xuất xây dựng Bộ mơn Thủy văn cơng trình - Trường Đại học Thủy lợi Giáo trình Thủy văn cơng trình Nhà xuất nông nghiệp Nguyễn Cảnh Cầm, Nguyễn Văn Cung Lưu Cơng Đào Giáo trình Thủy lực Nhà xuất xây dựng Bộ môn Thủy lực - Trường Đại học Thủy lợi Bảng tra Thủy lực Bộ môn Địa kỹ thuật - Trường Đại học Thủy lợi Cơ học đất Nhà xuất xây dựng Bộ môn Địa kỹ thuật - Trường Đại học Thủy lợi Nền móng Nhà xuất nông nghiệp Nguyễn Xuân Trường Thiết kế đập đất Nhà xuất khoa học kỹ thuật Bộ môn KCCT - Trường Đại học Thủy lợi Kết cấu BTCT Nhà xuất xây dựng 10 14TCN 157 – 2005 Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn -2005 11 TCXDVN 285 – 2002 Các quy định chủ yếu thiết kế cơng trình thủy lợi Bộ nơng nghiệp phát triển nông thôn 12 Sổ tay kỹ thuật Thủy lợi, sổ tay tính tốn thủy lực Bộ nơng nghiệp phát triển nông thôn 13 PGS TS Đỗ Văn Đệ Phần mềm Plaxis 3D Foundation, ứng dụng tính tốn móng cơng trình ngầm Trường Đại học xây dựng 14 PGS TS Đỗ Văn Đệ Phần mềm Plaxis 2D, ứng dụng vào tính tốn cơng trình thủy công Trường Đại học xây dựng 137 Tiếng Anh Biot M.A (1956) General solutions of the equations of elasticity and consolidation for porous material Journal of Applied Mechanics, Vol 23 No.2 Kenji Ishihara & Akira Yamazaki Analysis of wave induced liquefaction in seabed deposits of sand Soil and foundations Vol.24 No 85- 100 Sept 1984 Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering Kramer S L 1996 Geotechnical Earthquake Engineering Prentice Hall The overseas coastal are development institute of japan “Technical Standards and commentaries for port and horbours facilities in japan” Bringkgreve R.B.J (194), Geomaterial Models and Numerical Anlysis of Softening Dissertation Delft University of Technology Van Langen H (1991) Numerical analysis of soil – Structure interaction Dissertation Delft University of Technology ... tới làm việc ổn định đập Do đề tài nghiên cứu giải pháp gia cố mái hệ thống cọc cọc tre, cọc gỗ, cho mái dốc để giữ ổn định mái Nhưng vấn đề đặt giải pháp gia cố mái hệ cọc tre, cọc gỗ, cần thơng... việc ổn định đập Do đề tài nghiên cứu giải pháp gia cố mái hệ thống cọc cho mái dốc để giữ ổn định mái Sử dụng giải pháp gia cố mái hệ cọc cần thơng qua tính tốn cụ thể để xác định phạm vi gia cố. .. ổn định mái dốc tự nhiên, mái đập đất công trình thủy lợi Trên lý cho thấy cần thiết đề tài nghiên cứu: ? ?Nghiên cứu ổn định mái dốc gia cố hệ thống cọc" II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu ổn định